Question

降低大气中CO2的含量及有效地开发利用 CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理

降低大气中CO2的含量及有效地开发利用 CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示．（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=______mol/（L?min）；（2）氢气的转化率=______；（3）该反应的平衡常数为______（保留小数点后2位）；（4）下列措施中能使平衡体系中n（CH3OH）/n（CO2）增大的是______．A．升高温度B．充入He（g），使体系压强增大C．将H2O（g）从体系中分离出去D．再充入1mol H2（5）当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2，则c1______c2的关系（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

（1）利用三段式解题法计算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：1        3                0           0
变化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.225；
（2）氢气的转化率=

2.25

3

=75%，
故答案为：75%；
（3）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，
故答案为：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误；
B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故D错误．故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确；
D．再充入1mol H₂，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正确．
故答案为：CD；
（5）若是恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，平衡移动的结果是减弱这种改变，而不能消除这种改变，即虽然平衡正向移动，氢气的物质的量在增加后的基础上减小，但是CO₂（g）浓度较小、CH₃OH（g） 浓度增大、H₂O（g）浓度增大，且平衡常数不变达到平衡时H₂的物质的量浓度与加氢气之前相比一定增大，故c₁＜c₂，故答案为：＜．